Телефоны для справок
Наш главный офис
  • г. Минск, ул. Марьевская 7/А, подъезд 2
  • 09:00 — 17:00 (пн.- пт.)

Установки ионного обмена

Общая информация

В настоящее время к качеству технологической и питьевой воды предъявляют жесткие требования к химическим показателям качества. Для доведения исходного состава воды до нормативов действующего стандарта может применяться ее очистка при помощи технологии ионного обмена. До момента появления сложных синтетических полимеров в данных целях использовались иониты природного происхождения (примером служат сульфоугли, цеолиты). После изобретения синтетических ионитов основной задачей проведения эффективного процесса очистки воды стал подбор подходящего типа ионообменной смолы и параметров ее эксплуатации для достижения высокой степени очистки. 
Сущность очистки воды по технологии ионного обмена заключается в фильтровании потока воды через специальные фильтроэлементы, включающие в свой состав полимерную ионообменную смолу. Количество рабочих элементов устанавливается в зависимости от требований к качеству очистки воды. В ходе фильтрации из воды удаляются нежелательные ионы, в том числе обуславливающие повышенную жесткость, щелочность и солесодержание воды, и обмениваются на эквивалентное количество безвредных ионов. Ионообменная смола, участвующая в данном процессе, представляет собой инертный полимер (условный «каркас», находящийся в неизменном состоянии в течение всей процедуры) с содержащимися на его поверхности положительно- или отрицательно-заряженными функциональными группами, которые вступают в химические реакции с поступающими из воды противоионами.

Ионообменные смолы

Ионообменные смолы — это пористые полимеры, которые имеют гелевую макро- или микропористую структуру разной плотности. На поверхности пор находятся ковалентно связанные ионогенные группы с закрепленными на поверхности обменивающимися ионами.

По структуре полимерной матрицы ионообменные смолы подразделяют на следующие типы:
Гелевые. Гелевые смолы обладают микропористой структурой, поры в которой имеют размеры порядка нескольких наномеров. Гелевые смолы представляют собой поперечно-сшитые гомогенные полимеры с достаточно невысокой степенью сшивки, в связи с чем данные смолы способны к сильному набуханию при контакте с водой. Фильтрующие материалы данного типа характеризуются высокой обменной емкостью и высокой скоростью процесса ионного обмена. 
Макропористые. Поры в смолах данного типа имеют большие размеры в сравнении с гелевыми смолами и измеряются десятками нанометров. Макропористые смолы характеризуются более жесткой структурой каналов и пор, которые определяются особенностями синтеза, в связи с чем они в меньшей степени способны к набуханию и обладают повышенной устойчивостью к воздействию химических окислителей, которые могут присутствовать в обрабатываемой воде. Материалы данного типа характеризуются более низкой скоростью ионного обмена и меньшей обменной емкостью в сравнении с гелевыми аналогами.

Гранулы ионообменной смолы обычно имеют правильную сферическую форму, когда получены путем полимеризации, и неправильную форму, если получены поликонденсацией. Размер гранул, в зависимости от функциональных потребностей может колебаться в пределах от 10-20 мкм до нескольких миллиметров. Грубо говоря, они состоят из каркаса — матрицы и функциональных групп (зафиксированных ионов), которые жестко закреплены на матрице и взаимодействуют с противоионами.

Смолы делятся на два основных типа: катиониты и аниониты.

Катиониты — противоионы являются катионами (имеют положительный заряд, например H+, Na+ );

Сильнокислотные катиониты — имеют в качестве функциональных групп сульфогруппу –SO3 и фосфорную группу –РО3. Характерны гранулы сферической формы с желтым или янтарным оттенком. Отличаются высокой обменной емкостью, наивысшей осмотической устойчивостью (до 120 оС), работают при любом уровне pH. Они в большинстве случаев применяются для умягчения воды и поставляются в натриевой форме, благодаря чему хорошо регенерируются хлоридом натрия или пищевой солью. Пример сильнокислотных катионитов: PUROLITE C100, АкваСофт АС-100 (с обменной ёмкостью более 2000 мг-экв/л).

Слабокислотные катиониты содержат в качестве функциональных карбоксильные группы –СОО, –ОН. Они окрашены в слабо зеленый или белый цвет, хорошо восстанавливаются хлоридной кислотой и также популярны, как компонент смесей. Пример слабокислотных катионитов: PUROLITE C104Plus, АкваСофт АС-110 (с обменной ёмкостью более 4500 мг-экв/л).

Аниониты — роль противоиона выполняет анион (OH-, Cl-). Используются в основном в промышленных процессах, так как работают только в щелочной среде.

Сильноосновные (высокоосновные) аниониты имеют в качестве функциональной — четвертичную аммониевую группу. Характерна желтая или светло-желтая окраска. Они часто используются для разделения ионов металлов при любом pH. Используются для удаления разных анионов, в том числе гидрокарбонатов, сульфатов и пр. Пример сильноосновных анионитов: PUROLITE A400, АкваСофт АС-400 (с обменной ёмкостью более 1300 мг-экв/л).

Слабоосновные (низкоосновные) аниониты в качестве функциональных групп имеют аминогруппы разной степени замещения: –NH2+, –NH+. Они имеют узкое применение, в основном в хроматографическом анализе. Работают только в кислой среде. Пример слабоосновных анионитов: PUROLITE A847, АкваСофт АС-847 (с обменной ёмкостью более 1600 мг-экв/л).

Важное место в промышленной водоподготовке занимают смеси ионитов для работы фильтрах смешенного действия ФСД.

В данном случае, катионит поглощает в основном металлические ионы, заменяя их на водород (H+), а анионит заменяет анионы (сульфаты, органические кислоты, гидрокарбонаты) на гидроксид ионы. Гидроксид и водород взаимно нейтрализуются, образуя воду.

При контакте с водой катионит поглощает положительные ионы металлов и других ионных веществ, содержащихся в воде, выделяя эквивалентное количество ионов водорода. Анионит поглощает отрицательные ионы (гидрокарбонаты, сульфаты, органические кислоты и т.д.), выделяя эквивалентное количество гидроксид ионов. Смола не регенерируется и выгружается после исчерпания ресурса или же разделяется и регенерируется по отдельности.

Применение в водоподготовке:

  • Паровые и водогрейные котлы.
  • Производство напитков и продуктов питания.
  • Химическая и фармацевтическая промышленности, гидрометаллургия.
  • Атомные и тепловые электростанции.
  • Бытовое умягчение воды.
Нужна консультация?

Оставьте свой номер телефона — и наши специалисты помогут Вам сделать выбор!